超声波流量计探头及换能器原理 八十三

当温度高于铁电居里点时，晶体的晶格结构发生变化，电畴被破坏，晶体的铁电性消失而变成顺电相（非铁电相），因此，用铁电材料作的电声换能器只能在低于居里点的温度条件下工作。此外，从图5.9中也可以看到，这种电致伸缩效应在小范围内基本上呈线性，当外电场强度过大时与极化强度的关系已出现非线性关系。

当外加电场为频率f的交变电场时，只要电场的绝对值达最大，铁电体的长度就变化到最长。当外加电场趋于零时，其长度就趋向平衡时的最短长度。于是，铁电体长度伸缩的频率为外加电场频率的两倍，这与磁致伸缩现象是基本相似的。因此，为了得到与外电场同频率的长度变化，实践中是先采用强大的恒电场（直流电场）使铁电体极化，使电畴基本上转到与极化电场一致的方向（极化处理）。在撤除极化电场后，电畴仍基本沿电场方向，具有很强的剩余极化强度（铁电体的特性）。在此之后，再施加较小的交变电场时，当外电场方向和剩余极化强度方向一致时，长度变长，反之则长度缩短，于是长度变化的频率就与外电场相一致了。从而可以进行线性压电处理。这种剩余极化电场是不容易消失的，在常温下，除非施加比原极化电场更强的反向电场，或经过强烈的冲击震动或敲击等，才会使剩余极化减小或消失。当然，若温度升高到居里点甚至居里点以上时，则因电畴结构解体而无所谓还会存在剩余极化强度，其压电性能也就消失了。

超声波流量计